Devanado en Espiral Continuo_3

DIMENSIONAMIENTO EN TRANSFORMADORES

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DEVANADO EN ESPIRAL CONTINUO Los devanados en espiral continuo de transformadores de distintas potencias y tensiones se diferencian por el número de espiras y bobinas, por la sección y aislamiento de los conductores, el número de conductores en paralelo, el tamaño de los canales y el número de cuñas separadoras, la ubicación de las derivaciones de regulación, las dimensiones axiales, los diámetros interno y externo, la ubicación de las conexiones entre bobinas, la existencia o ausencia de anillos capacitivos y otros. El devanado devanado es espiral continuo esta compuesto por u na serie de discos (galletas), con canales entre ellos. El número de discos en el devanado puede ser de 30 a 150. En cada disco las espiras se ubican con su lado más ancho en sentido axial, una sobre otra en espiral, es decir, la altura del disco es igual a la altura del conductor. El número de espiras en la bobina va desde 2 hasta 40 – 50. Los discos del devanado en espiral continuo se arrollan sobre las cuñas, conformando canales verticales a lo largo de toda la superficie interna del devanado. En las cuñas se montan los separadores, con la ayuda de los cuales se crean los canales horizontales entre bobinas. Cada espira de la bobina (disco) puede estar constituida por uno o varios conductores en paralelo. De esta forma se disminuyen las perdidas por corrientes de torbellino y se facilita el arrollamiento de la bobina. La transposición de los conductores en paralelo se ejecuta en el proceso de arrollamiento en cada transición de bobina a bobina. Así se consigue igualar sus resistencias activa y reactiva. La continuidad del devanado se logra como resultado del monte y desmonte (“el tumbao”) de las espiras en la bobina temporal. Las bobinas temporales se arrollan como todas las demás, luego las espiras de esta bobina se “tumban” en sentido contrario. La transición de una espira a otra (interna y externa) se ejecuta a nivel de la última espira (correspondientemente interna o externa) de cada bobina doblando el conductor. El proceso tecnológico de arrollado del devanado en espiral continuo es análogo para todos los transformadores de 10 a 330 kV, pero debido debido a las distintas construcciones se utilizan distintos montajes (Figura 1. a – h). El devanado puede ser arrollado tanto en máquinas bobinadoras horizontales como verticales. Veamos el arrollado de un devanado en espiral continuo en una bobinadora horizontal. Inicialmente vamos a conocer el caso más sencillo, cuando el cuando el devanado devanado en espiral contin uo ti ene bobinas con número entero de espiras, la espiras, la sección de la espira esta constituida por un solo conductor con aislamiento normal, los terminales de la bobina están ubicados en la parte externa del arrollado izquierdo (Figura 1.a). Luego se ejecutan todos los trabajos preparatorios (amarres, contavueltas, etc) y se prende la bobinadora con giro en el sentido de las manecillas del reloj.

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Se ejecuta el arrollado de la primera bobina tipo “tumbao” cumpliendo varios pasos: inicialmente se arrollan sin tensionar las espiras de la bobina temporal (Figura 2.a,b) y se ejecuta la transición al siguiente disco (Figura 2.c), luego en forma manual o utilizando una herramienta adecuada se realiza el “tumbao” de las espiras de la bobina temporal arrollada (Figura 2.d.e), se desplaza toda la bobina a su lugar inicial y se tensionan las espiras hasta obtener la dimensión radial de la bobina (Figura 2.f).

El “tumbao” de las espiras de la bobina bobina temporal se realiza espira por espira en una secuencia inversa a la adoptada al arrollarla inicialmente; Inicialmente se toma la espira superior y se coloca sobre las reglillas, luego se toma la siguiente espira y se monta sobre la que acaba de ser colocada y así sucesivamente. Cuando la última (la inferior) espira de la bobina temporal es colocada encima de la bobina definitiva, se montan separadores y prensan las bobinas. Durante este proceso se ajustan las bobinas utilizando un martillo de goma o madera, golpeándolas en sentido axial y radial. En las figuras 2.a-f. para mayor ilustración esta representado el proceso de arrollado de la quinta y no de la primera bobina. Pero todo lo aquí explicado se aplica para todas las bobinas comenzando por la primera. Las transiciones de bobina (figura 3.a-c) son uno de los sitios más delicados, ya que tienen un alta posibilidad de daño del aislamiento. Por esto ellas deben ser ejecutadas de manera cuidadosa y confiable. En el proceso de arrollado cada transición se realiza con la ayuda de una herramienta especial (figura 3.a), de tal manera que esta no asome al canal siguiente y la curvatura de la transición se ubique entre los espaciadores. Las transiciones siempre se aíslan adicionalmente (figura 3.b,c). Después de instalar los separadores entra la tercera y cuarta bobinas se ejecuta al arrollado de la cuarta (definitiva) bobina, se realiza la transición externa de la cuarta a la quinta bobina continua arrollando las siguientes bobinas, continuando la secuencia tecnológica del arrollado de bobinas definitivas y temporales. En nuestro ejemplo todas las bobinas impares se arrollan con transición interna y todas las pares con transición externa. Si es necesario ubicar los terminales de salida por la parte interna del devanado el arrollamiento de las bobinas impares se hace tipo “definitivo” y el de las pares es “temporal” (tipo “tumbao”). Cuando el número de espiras es entero, el principio y fin de cada bobina, así como sus transiciones estarán ubicadas en una misma línea (en sentid o axial del devanado) devanado) entr entr e la pri mera y últim a cuña, como s e ilustr a en la figura 4.a. En la figura 4.a las cifras indican el número de la cuña. En este ejemplo hay un total de 16. El principio y todas las transiciones de bobina se ejecutan entre las cuñas 1 y 16. ____________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________ Prof. Héctor Cadavid


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Pero no siempre el devanado tiene un número entero de espiras en cada bobina. bobina. A veces el número total de espiras del devanado es tal, que cada bobina le corresponde un número mixto de espiras. En este caso cada bobina tendrá un número entero de espiras más una fracción de espira. Esto trae como resultado que la transición de bobinas esté desplazada alrededor de la circunferencia. Tomemos como ejemplo el caso cuando cada bobina tiene 4 15/16 de espira. La ubicación del principio de devanado y las transiciones de bobina a bobina resultan tal como lo ilustra la figura 4.b. El principio de devanado esta ubicado entre las cuñas 1y 16. La transición de las primera a la segunda bobina esta ubicada entre las cuñas 15 y 16, o sea que en relación con el principio de devanado esta desplazada 1/16 de la circunferencia. La transición de la segunda a la tercera bobina esta ubicada entre las cuñas 15 y 15, y así sucesivamente. Como resultado tenemos que después a la bobina 16 le faltaría 1 espira. Si no colocáramos 2/16 a cada bobina, al final quedarían faltantes 2 espiras. En esa parte de la espira no se puede completar su dimensión radial porque no se logra la vuelta completa, es necesario colocar unos collarines aislantes igualadores. En otros casos, cuando las espiras del devanado están conformadas por varios conductores en paralelo, el proceso de arrollado se ejecuta en forma similar a la de un solo conductor con excepción de las transiciones entre bobinas. En el ejemplo analizado arriba teníamos que entre bobina y bobina había una sola transición. En este nuevo caso el número de transiciones (traslapes) entre bobinas va a corresponder con el nú mero de conductor es en en paralelo paralelo del devanado. La devanado. La particularidad en la ejecución de esta transposición consiste en que, durante la transición los conductores cambian de posición: el conductor superior se torna inferior, el segundo conductor de arriba pasa a ser segundo conductor abajo y así sucesivamente. Tomemos como ejemplo un devanado de 4 conductores en paralelo (figura 5.a.). El conductor a que se encontraba en la primera bobina, en la parte superior, en la segunda bobina que da en la parte inferior; el conductor b que en la primera bobina era el segundo arriba, en la segunda bobina queda de tercero arriba, el conductor c que en la primera bobina era el tercero arriba, en la segunda bobina queda de segundo arriba, y finalmente el conductor d que en la primera bobina era el inferior, en la segunda bobina queda de superior. Esta variación en la ubicación de los conductores (transposición) se realiza con el propósito de que todos los conductores en paralelo tuvieran igual longitud y se encontraran en igual de condiciones en relación con el campo magnético.


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A1

A6

A

A4 Y

A3

A

A3 A5 A7

X

A Y

X

c)

d) X

A1

A6

A

A6

Y

A4

A4

Y

A2

X

A2 A3

A3

A5

A5

A7

A7

A

Y

X

A

X Y Y

X

e)

f) A

A

Y

x1

A

x2 x3

x

Y

A

X Y

g)

h)


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a)

b)

c)

d)

e) f)

Figura 2. Proceso de arrollado de un devanado espiral continuo. ____________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________ Prof. Héctor Cadavid

Devanado en Espiral Continuo_3

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